阀门控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种阀门控制系统。


背景技术：

2.核级阀门控制箱是指用在核电站中，用于对防火阀、排烟阀等阀门电动执行机构进行控制的电控设备。核级阀门控制箱具有对阀门电动执行机构的开启和关闭控制，并显示其开启、关闭状态，并且具有控制接口，以供远程控制及监测阀门电动执行机构的状态等功能。
3.相关技术中，阀门控制箱主要由断路器、时间继电器、接触器等电气设备组装而成，箱体尺寸较大，阀门控制路数一般不超过4路，在现场阀门电动执行较多时，布置较多的阀门控制箱会造成现场控制箱数量众多，占用较多安装空间且操作不方便。阀门控制箱按照用途及控制的阀门数量分成不同的类型，较多的类型不便于设备的采购、设计及制造。由于采用进口分立电气元器件制造，控制回路的设备较多，当设备故障时，需要有专业经验的工程师进行检测，需要花费较多的时间进行故障的排查，通过替换故障器件完成维修，故障恢复时间较长。
4.相关技术中，还可以采用可编程控制器(programmable controller，plc)配置数字量输入输出模块，实现控制箱的小型化，但是需要对设备进行编程，含有软件的控制系统不适合核电等对控制要求较高的行业。
5.如何提供一种较为小型且适用于核电领域的阀门控制箱，成为亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种阀门控制系统，用以解决现有技术中阀门控制箱需要占用过多安装空间，小型阀门控制箱需要编程，不适用于核电的缺陷，实现减小阀门控制系统的体积，纯硬件实现，无需编程，适用于核电领域。
7.本实用新型提供一种阀门控制系统，包括：
8.控制信号模块和阀门控制电路板；
9.所述阀门控制电路板包括并列的阀门开控制模块和阀门关控制模块；
10.所述阀门开控制模块包括第一开关单元、第一定时关闭电路和阀门开继电器，所述第一定时关闭电路的一端与所述第一开关单元连接，所述第一定时关闭电路的另一端与所述阀门开继电器连接；所述第一开关单元的闭合由来自控制信号模块的开命令所控制；其中，所述第一定时关闭电路的启动时刻t1为所述第一开关单元闭合的时刻，所述第一定时关闭电路的断开时刻为t2，t2＝t1+t1，t1为所述第一定时关闭电路的定时时长；
11.所述阀门关控制模块包括第二开关单元、第二定时关闭电路和阀门关继电器，所述第二定时关闭电路的一端与所述第二开关单元连接，所述第二定时关闭电路的另一端与所述阀门关继电器连接；所述第二开关单元的闭合由来自控制信号模块的关命令所控制；其中，所述第二定时关闭电路的启动时刻t3为所述第二开关单元闭合的时刻，所述第二定
时关闭电路的断开时刻为t4，t4＝t3+t2，t2为所述第二定时关闭电路的定时时长。
12.可选地，所述控制信号模块包括dcs控制模块和/或输入按钮，第一开关单元包括并联的第一开关和第二开关；
13.所述第一开关的闭合由来自dcs控制模块的开命令所控制，所述第二开关的闭合由来自输入按钮模块的开命令所控制。
14.可选地，所述控制信号模块包括dcs控制模块和/或输入按钮，第二开关单元包括并联的第三开关和第四开关；
15.所述第三开关的闭合由来自dcs控制模块的关命令所控制，所述第四开关的闭合由来自输入按钮模块的关命令所控制。
16.可选地，所述阀门控制系统包括箱体，所述箱体内设置有多个接口，所述多个接口用于连接多个所述阀门控制电路板；
17.所述箱体内设置有电源模块，所述电源模块通过所述接口为所述阀门控制电路板供电。
18.可选地，所述箱体内设置有可拆卸的格兰头安装板，所述格兰头安装板上方有多个容纳空间，所述多个容纳空间用于容纳多个所述阀门控制电路板。
19.可选地，所述电源模块中包括隔离电源模块。
20.可选地，所述隔离电源模块的隔离电压不低于1500v。
21.可选地，多个阀门控制电路板的输入信号之间通过光耦或继电器隔离。
22.可选地，多个阀门控制电路板的输出信号之间通过继电器隔离。
23.可选地，所述阀门开继电器和所述阀门关继电器的载流量不低于5a/250vac。
24.本实用新型提供的阀门控制系统，通过将开关单元、定时关闭电路和继电器等硬件集成在阀门控制电路板上，无需采用分立电气元件，实现了阀门控制系统的小型化；且通过采用定时关闭电路控制继电器的输出，通过继电器的输出控制阀门的开与关，无需软件编程，适用于核电领域。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型提供的阀门控制系统的结构示意图；
27.图2是本实用新型提供的阀门控制电路板的结构示意图；
28.图3是本实用新型提供的箱体的示意图之一；
29.图4是本实用新型提供的箱体的示意图之二；
30.图5是本实用新型提供的箱体的示意图之三；
31.图6是本实用新型提供的箱体的示意图之四；
32.图7是本实用新型提供的阀门控制系统的控制原理框图；
33.图8是本实用新型提供的箱体的示意图之五。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.随着电子技术的发展，核电站的发展速度也是日新月异，其数字化、电子化技术得到了广泛的应用，第三代核电将全面实现数字化。采用分立电气元件或采用可编程控制器设计的阀门控制箱一般都存在控制箱体积大、控制阀门类型单一、控制阀门数量少，或者可靠性低等缺陷。
36.本实用新型提供的阀门控制系统，可以减小阀门控制系统的体积，纯硬件实现，无需编程，适用于核电领域。
37.下面结合附图描述本实用新型的阀门控制系统。
38.图1是本实用新型提供的阀门控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统1000包括：控制信号模块1100和阀门控制电路板1200；
39.所述阀门控制电路板1200包括并列的阀门开控制模块1210和阀门关控制模块1220；
40.所述阀门开控制模块1210包括第一开关单元1211、第一定时关闭电路1212和阀门开继电器1213，所述第一定时关闭电路1212的一端与所述第一开关单元1211连接，所述第一定时关闭电路1212的另一端与所述阀门开继电器1213连接；所述第一开关单元1211的闭合由来自控制信号模块1100的开命令所控制；其中，所述第一定时关闭电路1212的启动时刻t1为所述第一开关单元1211闭合的时刻，所述第一定时关闭电路1212的断开时刻为t2，t2＝t1+t1，t1为所述第一定时关闭电路1212的定时时长；
41.所述阀门关控制模块1220包括第二开关单元1221、第二定时关闭电路1222和阀门关继电器1223，所述第二定时关闭电路1222的一端与所述第二开关单元1221连接，所述第二定时关闭电路1222的另一端与所述阀门关继电器1223连接；所述第二开关单元1221的闭合由来自控制信号模块1100的关命令所控制；其中，所述第二定时关闭电路1222的启动时刻t3为所述第二开关单元1221闭合的时刻，所述第二定时关闭电路1222的断开时刻为t4，t4＝t3+t2，t2为所述第二定时关闭电路1222的定时时长。
42.可选地，一块阀门控制电路板1200可以作为一个独立的阀门控制器，是小型化阀门控制箱的核心部件，采用纯硬件电路设计，无可编程器件。
43.可选地，第一定时关闭电路1212可以是555定时电路。
44.可选地，第一定时关闭电路1212的定时时长可以设置为10秒钟。
45.可选地，第一定时关闭电路1212的定时时长可以基于用户的输入设置。
46.可选地，可以设置旋钮，用于接收用户的输入，设置第一定时关闭电路1212的定时时长。
47.可选地，第二定时关闭电路1222可以是555定时电路。
48.可选地，第二定时关闭电路1222的定时时长可以设置为10秒钟。
49.可选地，第二定时关闭电路1222的定时时长可以基于用户的输入设置。
50.可选地，可以设置旋钮，用于接收用户的输入，设置第二定时关闭电路1222的定时时长。
51.可选地，阀门开控制模块1210可以接收到来自控制信号模块1100的开命令，且此时第一定时关闭电路1212没有达到定时时间且没有阀门关继电器输出时，阀门开继电器1213闭合并自锁，第一定时关闭电路1212启动，当接收到阀门开反馈(从t1开始计时)约10秒钟(该第一定时关闭电路1212的定时时长可通过旋钮设置)后，第一定时关闭电路1212断开，阀门开继电器停止输出，阀门开执行完成。
52.可选地，阀门关控制模块1220可以接收到来自控制信号模块1100的关命令，且此时第二定时关闭电路1222没有达到定时时间且没有阀门开继电器输出时，阀门关继电器1223闭合并自锁，第二定时关闭电路1222启动，当接收到阀门关反馈(从t3开始计时)约10秒钟(该第二定时关闭电路1222的定时时长可通过旋钮设置)后，第二定时关闭电路1222断开，阀门关继电器1223停止输出，阀门关执行完成。
53.可选地，阀门控制电路板1200是小型化阀门控制系统的核心部件，采用纯硬件电路设计，无可编程器件。
54.本实用新型提供的阀门控制系统，通过将开关单元、定时关闭电路和继电器等硬件集成在阀门控制电路板上，无需采用分立电气元件，实现了阀门控制系统的小型化；且通过采用定时关闭电路控制继电器的输出，通过继电器的输出控制阀门的开与关，无需软件编程，适用于核电领域。
55.可选地，所述控制信号模块1100包括dcs控制模块和/或输入按钮，第一开关单元1211包括并联的第一开关和第二开关；
56.所述第一开关的闭合由来自dcs控制模块的开命令所控制，所述第二开关的闭合由来自输入按钮模块的开命令所控制。
57.可选地，所述控制信号模块1100包括dcs控制模块和/或输入按钮，第二开关单元1221包括并联的第三开关和第四开关；
58.所述第三开关的闭合由来自dcs控制模块的关命令所控制，所述第四开关的闭合由来自输入按钮模块的关命令所控制。
59.可选地，dcs控制模块可以通过有线通信或无线通信接收来自其他设备或系统的控制信号，该控制信号可以用于指示阀门控制系统控制阀门开或关。
60.可选地，在控制信号指示阀门控制系统控制阀门开的情况下，控制信号模块1100可以向阀门开控制模块1210发送开命令。
61.可选地，在控制信号指示阀门控制系统控制阀门关的情况下，控制信号模块1100可以向阀门开控制模块1220发送关命令。
62.可选地，输入按钮可以包括开按钮和/或关按钮。
63.可选地，当用户按下开按钮的情况下，控制信号模块1100可以向阀门开控制模块1210发送开命令。
64.可选地，当用户按下关按钮的情况下，控制信号模块1100可以向阀门关控制模块1220发送关命令。
65.图2是本实用新型提供的阀门控制电路板的结构示意图，如图2所示，所述控制信号模块1100可以包括dcs控制模块和/或输入按钮，第一开关单元1211可以包括并联的第一
开关和第二开关，第二开关单元1221可以包括并联的第三开关和第四开关；
66.可选地，阀门开控制模块1210接收到来自dcs控制模块的开命令，则第一开关闭合；
67.可选地，阀门开控制模块1210接收到来自输入按钮的开命令，则第二开关闭合；
68.可选地，阀门关控制模块1220接收到来自dcs控制模块的关命令，则第三开关闭合；
69.可选地，阀门关控制模块1220接收到来自输入按钮的关命令，则第三开关闭合；
70.可选地，为了避免dcs控制模块的信号不持续或输入按钮无法保持长按，可以在第一开关闭合或第二开关闭合的时刻，即需要阀门开继电器开始输出的时刻，阀门开继电器1213对应的开关闭合，以保证阀门开继电器1213在第一定时关闭电路1212的定时时间段内可以持续输出。
71.可选地，为了避免dcs控制模块的信号不持续或输入按钮无法保持长按，可以在第三开关闭合或第四开关闭合的时刻，即需要阀门关继电器开始输出的时刻，阀门关继电器1223对应的开关闭合，以保证阀门关继电器1223在第二定时关闭电路1222的定时时间段内可以持续输出。其中，阀门开控制模块1210可以接收到来自dcs控制模块和/或输入按钮的开命令，且此时第一定时关闭电路1212没有达到定时时间且没有阀门关继电器输出时，阀门开继电器1213对应的开关闭合并自锁，第一定时关闭电路1212启动，当接收到阀门开反馈(从t1开始计时)约10秒钟(该第一定时关闭电路1212的定时时长可通过旋钮设置)后，第一定时关闭电路1212断开，阀门开继电器1213对应的开关断开，阀门开继电器停止输出，阀门开执行完成。
72.其中，阀门关控制模块1220可以接收到来自dcs控制模块和/或输入按钮的关命令，且此时第二定时关闭电路1222没有达到定时时间且没有阀门开继电器输出时，阀门关继电器1223对应的开关闭合并自锁，第二定时关闭电路1222启动，当接收到阀门关反馈(从t3开始计时)约10秒钟(该第二定时关闭电路1222的定时时长可通过旋钮设置)后，第二定时关闭电路1222断开，阀门关继电器1223对应的开关断开，阀门关继电器1223停止输出，阀门关执行完成。
73.本实用新型中，采用电子板卡集成保护、延时、和阀门驱动等功能，替代分立电气元器件。在不使用编程器件的前提下，采用硬件电路实现逻辑控制功能，实现了较高的国产化，也适用于核电等多种特殊领域。
74.可选地，所述阀门控制系统包括箱体，所述箱体内设置有多个接口，所述多个接口用于连接多个所述阀门控制电路板1200；
75.所述箱体内设置有电源模块，所述电源模块通过所述接口为所述阀门控制电路板1200供电。
76.本实用新型中，采用电子板卡集成电源、保护、延时、阀门驱动等功能，替代分立电气，实现阀门控制系统的小型化。
77.图3是本实用新型提供的箱体的示意图之一，如图3所示，箱体尺寸可以为120mm(高)
×
230mm(宽)
×
110mm(深)。
78.可选地，箱体可以采用1.2mm厚度的304l不锈钢材质。
79.可选地，箱体的箱门可以采用铝板氧化亚光拉丝处理，安装有机玻璃视窗，采用不
锈钢松不脱螺钉与箱体紧固。
80.可选地，用于固定阀门控制电路板的固定板采用不锈钢沉头螺钉与箱体紧固。
81.可选地，图4是本实用新型提供的箱体的示意图之二，如图4所示，用户在更换或拆卸或组装阀门控制电路板1200时，可以打开箱体的箱门，抽出阀门控制电路板1200即可。
82.本实用新型中，采用通用化和模块化设计，一个板卡(阀门控制电路板1200)集成防火阀、排烟阀等常见阀门控制功能，更换时只需抽出相应板卡即可，便于检修更换。且采用小型化设计，在增加阀门控制路数同时，减小控制箱的体积。
83.可选地，所述箱体内设置有可拆卸的格兰头安装板，所述格兰头安装板上方有多个容纳空间，所述多个容纳空间用于容纳多个所述阀门控制电路板1200。
84.图5是本实用新型提供的箱体的示意图之三，如图5所示，为箱体底部的可拆卸的格兰头安装板，其上有多个格兰头。
85.图6是本实用新型提供的箱体的示意图之四，如图6所示，格兰头安装板上方有多个容纳空间，所述多个容纳空间用于容纳多个所述阀门控制电路板1200。
86.可选地，所述电源模块中包括隔离电源模块。
87.可选地，电源采用带emc认证的隔离电源模块。
88.可选地，所述隔离电源模块的隔离电压不低于1500v。
89.本实用新型中，隔离电压不低于1500v，可以提高设备的电磁兼容性及抗干扰能力。
90.可选地，多个阀门控制电路板1200的输入信号之间通过光耦或继电器隔离。
91.可选地，多个阀门控制电路板1200的外部输入信号可以采用光耦或继电器进行隔离。
92.本实用新型中，通过对输入信号进行隔离，在某个阀门控制电路板遇到高压环境的情况下，可以有效保护其他阀门控制电路板。
93.可选地，多个阀门控制电路板1200的输出信号之间通过继电器隔离。
94.可选地，所述阀门开继电器1213和所述阀门关继电器1223的载流量不低于5a/250vac。
95.可选地，阀门控制系统中的控制继电器品牌可以为欧姆龙。
96.可选地，阀门控制系统中的控制继电器载流量不低于5a/250vac。
97.在一个实施例中，以箱体内设置有8个阀门控制电路板(a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、和a8)为例，图7是本实用新型提供的阀门控制系统的控制原理框图，如图7所示，外部电源可以通过电源模块1和电源模块2为阀门控制系统供电，外部供电的电源和电源模块之间设置有断路器。dcs控制模块可以通过有线通信或无线通信接收来自其他设备或系统的控制信号，该控制信号可以用于指示阀门控制系统控制阀门开或关；比如，可以指示a1、a2、a3、a4、a5、a6、和a7控制阀门开，指示a8控制阀门关；或可以指示a1、a2、a3、a4、和a5控制阀门关，指示a6、a7、和a8控制阀门开。输入按钮可以接收用户输入，阀门控制系统可以基于用户输入，确定哪些阀门开，哪些阀门关；比如用户按下a1、a2、a3、和a4对应的按钮，表示指示a1、a2、a3、a4控制阀门开，用户按起a5、a6、a7、和a8对应的按钮，表示指示a5、a6、a7、和a8控制阀门关。
98.可选地，阀门控制系统确定需要控制各阀门开或关后，可以将各阀门开或关的状
态发送给阀门执行模块，以使阀门执行模块执行阀门的开或关。
99.图8是本实用新型提供的箱体的示意图之五，如图8所示，以箱体内设置有8个阀门控制电路板(a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、和a8)为例，箱体上可以设置有8个按钮(与8个阀门控制电路板a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、和a8一一对应)，每个按钮对应2个指示灯(i类灯和ii类灯，分别对应阀门开状态和阀门关状态)；比如用户按下a1、a2、a3、和a4对应的按钮，表示指示a1、a2、a3、和a4控制阀门开，a1、a2、a3、和a4对应的按钮旁的i类灯变亮，则用户确定a1、a2、a3、和a4所控制的阀门为开状态；比如用户按起a5、a6、a7、和a8对应的按钮，表示指示a5、a6、a7、和a8控制阀门关，a5、a6、a7、和a8对应的按钮旁的ii类灯变暗，则用户确定a5、a6、a7、和a8所控制的阀门为关状态。
100.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
101.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种阀门控制系统，其特征在于，包括：控制信号模块和阀门控制电路板；所述阀门控制电路板包括并列的阀门开控制模块和阀门关控制模块；所述阀门开控制模块包括第一开关单元、第一定时关闭电路和阀门开继电器，所述第一定时关闭电路的一端与所述第一开关单元连接，所述第一定时关闭电路的另一端与所述阀门开继电器连接；所述第一开关单元的闭合由来自控制信号模块的开命令所控制；其中，所述第一定时关闭电路的启动时刻t1为所述第一开关单元闭合的时刻，所述第一定时关闭电路的断开时刻为t2，t2＝t1+t1，t1为所述第一定时关闭电路的定时时长；所述阀门关控制模块包括第二开关单元、第二定时关闭电路和阀门关继电器，所述第二定时关闭电路的一端与所述第二开关单元连接，所述第二定时关闭电路的另一端与所述阀门关继电器连接；所述第二开关单元的闭合由来自控制信号模块的关命令所控制；其中，所述第二定时关闭电路的启动时刻t3为所述第二开关单元闭合的时刻，所述第二定时关闭电路的断开时刻为t4，t4＝t3+t2，t2为所述第二定时关闭电路的定时时长。2.根据权利要求1所述的阀门控制系统，其特征在于，所述控制信号模块包括dcs控制模块和/或输入按钮，第一开关单元包括并联的第一开关和第二开关；所述第一开关的闭合由来自dcs控制模块的开命令所控制，所述第二开关的闭合由来自输入按钮模块的开命令所控制。3.根据权利要求1所述的阀门控制系统，其特征在于，所述控制信号模块包括dcs控制模块和/或输入按钮，第二开关单元包括并联的第三开关和第四开关；所述第三开关的闭合由来自dcs控制模块的关命令所控制，所述第四开关的闭合由来自输入按钮模块的关命令所控制。4.根据权利要求1-3任一项所述的阀门控制系统，其特征在于，所述阀门控制系统包括箱体，所述箱体内设置有多个接口，所述多个接口用于连接多个所述阀门控制电路板；所述箱体内设置有电源模块，所述电源模块通过所述接口为所述阀门控制电路板供电。5.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，所述箱体内设置有可拆卸的格兰头安装板，所述格兰头安装板上方有多个容纳空间，所述多个容纳空间用于容纳多个所述阀门控制电路板。6.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，所述电源模块中包括隔离电源模块。7.根据权利要求6所述的阀门控制系统，其特征在于，所述隔离电源模块的隔离电压不低于1500v。8.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，多个阀门控制电路板的输入信号之间通过光耦或继电器隔离。9.根据权利要求4所述的阀门控制系统，其特征在于，多个阀门控制电路板的输出信号之间通过继电器隔离。10.根据权利要求1所述的阀门控制系统，其特征在于，所述阀门开继电器和所述阀门关继电器的载流量不低于5a/250vac。

技术总结
本实用新型提供一种阀门控制系统，包括：控制信号模块和阀门控制电路板；阀门控制电路板包括并列的阀门开控制模块和阀门关控制模块；阀门开控制模块包括第一开关单元、第一定时关闭电路和阀门开继电器，第一定时关闭电路的一端与第一开关单元连接，第一定时关闭电路的另一端与阀门开继电器连接；第一开关单元的闭合由来自控制信号模块的开命令所控制；阀门关控制模块包括第二开关单元、第二定时关闭电路和阀门关继电器，第二定时关闭电路的一端与第二开关单元连接，第二定时关闭电路的另一端与阀门关继电器连接；第二开关单元的闭合由来自控制信号模块的关命令所控制。自控制信号模块的关命令所控制。自控制信号模块的关命令所控制。


技术研发人员：康拓 梁兆伟 赵寅 刘刚 刘子晗 范卓 毛旭敏 金珍 陈乾 黄亚农 郭嵩 刘宇航 张超
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/7/28